Diesel – självklart alternativ i de flesta europeiska länder

Diesel – självklart alternativ i de flesta europeiska länder

Växthusgasen koldioxid, som bildas vid all förbränning, anses av många på sikt utgöra  jordens största miljöhot. Bilbranschen tar sitt ansvar och arbetar intensivt med utvecklade motorer och effektivare drivlineteknik, men även med alternativ till fossila bränslen.

Under tiden är diesel då ett bättre alternativ än bensin, hävdar allt fler. I ett antal länder, bland andra Grekland, Sverige och USA, finns dock – av olika skäl – avvaktande försiktighet och skepticism, där diesel antingen överbeskattas eller lagkravsmässigt begränsas.

I till exempel Sverige talar ledande miljöpolitiker om koldioxid från fossilt bränsle i vägfordon som ett mycket stort bidrag (12%, enligt World Business Council for Sustainable Development) till jordens största miljöhot, den förstärkta växthuseffekten, och samtidigt om diesel som ett fördärv för miljön. Därför har diesel hittills beskattats fyra gånger hårdare än bensin – trots att bensin bidrar med cirka 20 procent mer koldioxid till luften än diesel…

Budskapet är onekligen kluvet – om dieseln är 20 procent bättre när det gäller största miljöhotet, varför motarbetas den då, har dieselanhängarna frågat sig. Den svenska regeringen har dock flaggat för att nya bilar med partikelfilter kan komma att få en gynnsammare skattebelastning i framtiden.

Medan flertalet länder i Europa har en bilpark, som i vissa länder och vissa bilsegment kan vara dieseldriven till 90 procent, når Sverige inte ens upp till nivån tio procent. Många svenskar känner fortfarande försiktighet och lätt motvilja mot diesel och kunskapen om vad modern dieselteknologi erbjuder är relativt sett låg. Ett tungt argument för den högre beskattningen, är att dieselmotorer, utan kväveoxidfällor och partikelfilter, har en aning sämre utsläppsnivåer än bensinmotorer.

Effektivare och snålare

Föraren av en dieselbil kan idag glädja sig åt att varje enhet använt bränsle släpper ut cirka 20 procent mindre koldioxid än grannen gör i en motsvarande bil med bensindrift. Att en Volvo V70 dessutom kan förbruka ungefär 5 liter diesel per 100 kilometer på landsväg, jämfört med cirka 8 liter för en prestandamässigt likadan bensinbil, gör inte saken sämre.

När Storbritannien ändrade sin tjänstebilsbeskattning och införde en CO₂-baserad skattetrappa, ökade andelen dieslar dramatiskt. Även i Sverige visar undersökningar, att bilköparna generellt blivit avsevärt mer positiva till dieseln. Minst 40 procent kan tänka sig dieseldrift den dag skatten är likvärdig. I USA är motståndet mera massivt, men av andra skäl.

- Ur USA-kundens perspektiv är diesel mindre intressant eftersom vinsten är så liten med deras låga bränslepriser och därtill finns en utbredd skepsis mot diesel i USA, konstaterar Anders Eugensson på Volvo Personvagnar. Han är chef för avdelningen Governmental Affairs, som arbetar med myndighetskontakter över hela världen. Arbetet sker tillsammans med branschorganisationer, som till exempel ACEA i Europa.

- I USA är också bränslet sämre specificerat samtidigt som miljökraven på emissioner är tuffare och det har nästan inte varit tekniskt möjligt att använda diesel för personbilar. Där drivs utvecklingen mycket utifrån både federala regler och av Kaliforniens speciella krav – som innebär att man där satsar på hybrider av el och bensin/gas fortsätter Anders Eugensson.

Partikelfilter en huvudfråga

Han tittar istället på Europa, där dieseln är desto mer accepterad och självklar, både av miljöskäl och av ekonomiska orsaker.

- På senare tid har vi ändå märkt en förändrad attityd. Även svenska politiker och miljötjänstemän inser nu potentialen i dieselmotorns effektivitet och reningsteknik.

Anders Eugensson påpekar dock att partiklarnas skadlighet fått franska och engelska politiker att kräva olika slag av stöd (”incentives”) för att öka satsningen på partikelfilter för dieslar. I Tyskland finns redan ett bidrag på 518 Euro vid eftermontering av partikelfilter på en äldre bil.

- Under 2004 debatterades filterfrågan väldigt mycket, hävdar Anders Eugensson. Men vi ser nu utvecklingen ta ett stort steg på tekniktrappan just med införandet av partikelfilter. Därmed vrids fokus i den politiska debatten mot andra miljöområden.

Tuffa branschåtaganden

Vad vill då Volvo Personvagnar?
- Vi hoppas kunna nå EU-snittet för dieslar i respektive land och bilpopulation. Vi hoppas ha en situation där kunden själv styr sitt val, inte politikerna. För USA räknar vi för närvarande inte med diesel, summerar Anders Eugenssson.

Han räknar upp andra alternativ och kommenterar dem:
Elhybrider? ”De är bra. Vi kan räkna med att tekniken kommer på bred front”
El? ”Fungerar inte idag. Kan bli intressant först om batteriutvecklingen tar fart”
Vätgas? ”Ja om den är producerad av förnyelsebara råvaror, men det dröjer minst 20 år innan tekniken är mogen”
Metangas? ”Ja, kombinationen naturgas och biogas är mycket lovande på vägen mot vätgas. Inte minst ur en energiförsörjningsaspekt.”
Etanol (”flexi-fuel”)? ”Det är förnyelsebart, men utmaningen är större avseende hälsorelaterade emissioner från förbränningen.”
Metanol? ”Nej, svårhanterligt. Möjligen som bränsle i bränsleceller”
DME (DiMetylEter)? ”Framförallt fördelaktigt för tunga fordon, men kan långsiktigt vara intressant även för personbilar”

Branschorganisationen ACEA i Europa har kommit överens med EU-kommissionen om att avsevärt minska utsläppen av CO₂ från nya bilar i framtiden. Sannolikt kommer också framtidens krav att kräva att alla dieslar har partikelfilter, men antagligen kommer senare även så kallade NOx-fällor att krävas.

Fler dieslar krävs

Europas bilindustri har åtagit sig att till 2008 minska det genomsnittliga CO₂-utsläppet på nybilsparken med 25 procent jämfört med 1995 års nivå. Det innebär ett genomsnitt på 140 g/km. Målet gäller för europeiska biltillverkares Europaflotta, inte för separata biltillverkare.

- Vikten av en fungerande gemensam branschorganisation är därför avgörande, säger Niklas Gustavsson, ansvarig för kommande miljölagkrav inom Governmental Affairs. Det kräver en större andel dieslar för oss och här betyder införandet av partikelfilter mycket för politikernas beslut, till exempel om bättre villkor för dieselköparna i Sverige.

Han säger att reglerna också för ljudemissioner skärps och även här har stora framsteg gjorts på dieselområdet, både på absolut och på subjektiv nivå.

- Insprutningstekniken har utvecklats så, att man knappast upplever något ”knackande” länge. Dagens dieslar har ju dessutom mycket goda köregenskaper med goda prestanda och – kräver färre tankningar, säger Niklas Gustavsson.

Han poängterar att Volvo Personvagnars förnämliga femcylindriga dieslar är svenska och betyder många arbetstillfällen i den egna motorfabriken i Skövde. Där kommer  också en betydande andel av de fyrcylindriga dieslarna till Volvo S40 och V50 från franska PSA att tillverkas och monteras inom något år.

Teknisk projektledare under den  tidiga utvecklingen av Volvos egen diesel, D5, har varit Jan-Erling Rydquist. Han har en gedigen kunskap om dieselmotorns utveckling.

Försprånget 3 år istället för 30

- Rudolf Diesel uppfann  arbetsprincipen för dieselmotorn cirka 30 år efter att Nikolaus August Otto uppfunnit sin bensinmotor, men idag har detta tids- och utvecklingsmässiga försprång i praktiken krympt till kanske tre-fyra år, anser Jan-Erling Rydquist. I de länder i Europa som har den äldsta fordonsparken (som Grekland, Finland och Sverige) betyder det att mängder av de från fem år och äldre bensindrivna bilar, som rullar på vägarna, är emissionsmässigt sämre än nya dieslar.

Han hävdar att Volvos D5-motor redan innan den fick partikelfilter 2005, utsläppsmässigt haft förutsättningar att ligga i nivå med kraven för Euro 4 också utan partikelfilter. Den grundläggande basutvecklingen, med avseende på förbränningssystem och funktion, har fortlöpande förfinats med till exempel minskad kompression, optimerad insprutning och gasväxling med så kallat swirl-system (styrd luftrotation i förbränningsrummen) samt effektivare turbo och avgasrecirkulation (EGR).

Samtidigt medger han att partiklar har varit ett bekymmer, oavsett hur låg nivå man än uppnått fram till införandet av partikelfilter. Utsläppen utgörs av små mängder sot från oförbränt bränsle – små partiklar som kan bilda skadliga kluster. Hälsorisker har förknippats med dessa små sotpartiklar, som innehåller små mängder polycykliska aromatiska kolväten. Dessa förekommer i en storleksfördelning, där man mest bekymrar sig för dem som är mindre än 2,5 µm i storlek.

- Lösningen på detta heter partikelfilter, säger Jan-Erling Rydquist. Annars har ju dieseln fördelen av att alltid vara effektivare, oavsett bilstorlek.

- Men det kostar givetvis mycket att nå ett litet resultat, sett till de totala utsläppen av partiklar (PM) i samhället. Dieseldrivna personbilar svarar för en extremt liten del av alla partiklar i vår luft. (Se faktaruta om PM-utsläpp!)

Tillsatser

Han förklarar att i praktiken kan alla kolväterelaterade partiklar i princip brinna upp då man arbetar vidare i riktning mot att uppnå en perfekt förbränning. Med moderna motorer och ytterligare förfinade förbränningssystem kommer alltså extremt litet sot ut ur motorn.

Partikelfiltersystemet är helt integrerat i motorns elektroniska styr- och reglersystem och har bland annat lambdasond och temperaturgivare samt tryckkännare, som mäter grad av mottrycksökning och bestämmer när filtret behöver göras rent genom en kortvarig styrd avbränning av ackumulerat sot i filtret. Detta sker med hjälp av motorstyrsystemet vid cirka var 50:e mil, eller vid behov, och sker omärkbart för föraren. Ett partikelfilter beräknas ha en livslängd på omkring 250 000 km, alltså mer än tio år för en normal dieselförare.

Volvo Personvagnar har två olika system i personbilarna. Det ena i de mindre 4-cylindriga bilarna, S40 och V50, där det finns ett additivt partikelfiltersystem (ADPF). En liten tank med ett speciellt additiv, som tillförs till bränslet, stimulerar och underlättar initiering av avbränningen av sot i filtret. En konventionell diesel skulle normalt ha en alltför låg avgastemperatur för att alltid garantera starten av denna effektiva katalytiska rening, men det katalytiska additivet ger en lägre aktiveringstemperatur. Påfyllningen av additivet görs vid bilens normala servicetillfällen och bilägaren behöver alltså inte bekymra sig. Additivvätskan innehåller en andel metall, däribland Cerium, som inte kan brännas bort. Det adderar då en viss askmängd till den ofrånkomliga askan från bränsle- och smörjoljeadditiver, som inte kan brännas upp. Då mängden och tryckfallet i filtret blir för stor måste filtret demonteras, varefter askan tvättas bort och filtret renblåses mekaniskt. Det sker i en process efter ungefär 120 000 km.

Det andra systemet, i de större femcylindriga Volvobilarna, har ett typlikt filter men av CDPF-typ, där C står för katalytiskt belagt (”catalyzed") filter. En specifik ädelmetallbeläggning på filtrets substrat, kombinerat med en ytterligare förfinad motorstyrning, garanterar att avbränning av sot här kan ske också utan något additiv. Därmed försvinner det behov som nämnts ovan för ADPF av ett större servicetillfälle med renblåsning av filtret. Livslängden styrs istället av den normala askmängd, som laddas in i filtret från motorn i form av slitagepartiklar, bränsle- och motoroljeadditivaska. Livslängden för filtret med detta CDPF-system ligger vid mer än 240 000 km.

Lever på luft

Jan-Erling Rydquist säger att partikelfiltersystem innebär mycket omfattande motor- och mjukvaruutveckling.

- Båda typerna av filter kräver förfinade motorer med låg oljeförbrukning, låga sotutsläpp samt en mycket avancerad motorstyrning, där insprutningen, EGR-systemet och så vidare, via givare ständigt anpassas automatiskt. Med hjälp av olika regleråtgärder höjs vid behov (omärkligt för föraren) avgastemperaturen vid drift så att avbränning och rening fungerar. Det är totalt sett stora kostnader för att ta fram filter.

Han säger att med framtida avancerade förbränningssystem kan förbränningsprocessen bli ännu bättre. Skulle man till exempel kunna realisera och kontrollera en mer homogeniserad förbränning vid låg temperatur (under 1700°C) så finns potential för mycket låg kväveoxidbildning ihop med nästan ingen sotbildning alls.

- Det är en fundamentalt effektiv teknologi, säger Jan-Erling Rydquist. Mycket forskning pågår runt om i världen för att utveckla reglersystem för processen och när vi kommit en bit till – då behövs kanske inga partikelfilter längre...

- En dieselmotor ”lever på luft” och effektiv förbränning är för en diesel alltid kopplad till mest effektiv gasväxling. Turbotekniken, i framtiden i mer avancerad form kan då kombineras inte bara för minskade emissioner, utan också samtidigt för bättre prestanda. Det ligger alltså inget motstridigt i en utveckling av prestanda parallellt med utveckling av låga emissioner!

Bildtexter:

1. Volvos nya dieselfemma har partikelfilter och avsevärt bättre emissionsvärden. (P2005_1795)

2. Volvos egen, uppgraderade D5-motor, har hög effekt parad med låga emissioner och låg förbrukning. (P2005_1897)

50245/HM, CR